車輛工程畢業(yè)設(shè)計-輕型貨車變速器設(shè)計(存儲版)

　　

【正文】 ………………… .… .…… 39 變速器軸的強(qiáng)度計算 …………………………………… …………… ..… .… ...40 齒輪和軸上的受力計算 ………………………………………………… 40 軸的強(qiáng)度計算 ………………………………………………………… ...41 軸的剛度計算 …………………………………………………… ..…… ...46 變速器軸承的選擇和校核 ……………………………………………………… .49 第一軸軸承的選擇和校核 ……………………………………………… .49 第二軸軸承的選擇和校核 ……………………………………………… .50 中間軸軸承的選擇和校核 ……………………………………………… .51 本章小結(jié) ………………………………………………………………………… .51 第 6 章 同步器和操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計選用 ………………………………………… ..52 同步器的設(shè)計選用 ……………………………………………………………… .52 鎖環(huán)式同步器 ………………………………………………………… 52 鎖銷式同步器 ………………………………………………………… 53 鎖環(huán)式同步器主要尺寸的確定 ………………… …………………… 54 同步器主要參數(shù)的確定 ………………………………………………… ..55 變速器操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計選用 …………………………………………………… .57 變速器操縱機(jī)構(gòu)的分類 ………………………………………………… ..57 變速器常用操縱機(jī)構(gòu)分析 ……………………………………………… ..58 變速器箱體的設(shè)計 ……………………………………………………………… .59 本章小結(jié) ………………………………………………………………………… .60 VI 結(jié)論 ……… ………………………………………………………… ...................................61 參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………………… .62 致謝 ……………………………………………………………………………………… ...63 附錄 A…………………………………………………………………………………… ...64 附錄 B…………………………………………………………………………………… ...65 1 第 1章 緒 論 汽車變速器概述 自 1886 年世界上第 一輛汽車誕生以來，汽車已經(jīng)歷了近 120 年的發(fā)展。 變速器由變速器傳動機(jī)構(gòu)和操縱機(jī)構(gòu)組成 ， 其基本功用是 改變傳動比，擴(kuò)大驅(qū)動輪轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的變化范圍，以適應(yīng)經(jīng)常變化的行駛條件，同時使發(fā)動機(jī)在有利的工況下工作 。 全套圖 紙，加 153893706 關(guān)鍵詞： 變速器 ，鎖環(huán)式同步器，傳動比，中間軸，第二軸， 齒輪 II ABSTRACT The design is the subject of a light goods vehicle transmission design, the use of models for the Great Wall Wingle pickup. Transmission and transmission by the transmission control mechanism, whose basic skills is to change the gear ratio, wheel torque and speed to expand the scope of the changes to adapt to constantly changing driving conditions, while the engine in the favorable conditions of work。 變速器用于轉(zhuǎn)變發(fā)動機(jī)曲軸的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，以適應(yīng)汽車在起步、加速、行 駛 以及克服各種道路障礙等不同行 駛 條件下 ， 對驅(qū) 動車輪牽引力及車速不同要求的需要。 變速器的結(jié)構(gòu)對汽車的動力性、經(jīng)濟(jì)性、操縱的可靠性與輕便性、傳動的平穩(wěn)性與效率等都有直接影響。為解決這一矛盾，在傳動系統(tǒng)中設(shè)置了變速器，用來改變傳動比，擴(kuò)大驅(qū)動輪轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速的變化范圍，以適應(yīng)經(jīng)常變化的行 駛 條件，如起步、加速、上坡等，同時 使 發(fā)動機(jī)在最有利的工況范圍下工作；在發(fā)動機(jī)旋轉(zhuǎn)方向不變的前提下， 使 汽車能倒退行 駛 ；利用空 擋 ，中斷動力傳遞，以 使 發(fā)動機(jī)能夠起動、怠速，并便于變速器換 擋 或進(jìn)行動力輸出。現(xiàn)代汽車變速器是 1894 年由法國人路易斯 3 自動變速器 自動變速器是根據(jù)車速和負(fù)荷（油門踏板的行程）來進(jìn)行雙參數(shù)控制， 擋 位根據(jù)上面的兩個參數(shù)來自動升降。IVT 由于不 使 用變矩器，與其它變矩器比較， IVT 具有效率高、不易打滑、油耗低、不需要工藝復(fù)雜造價高昂的金屬傳送帶、結(jié)構(gòu)簡單、成本低等一系列優(yōu)點(diǎn)，加上傳遞扭矩大，長時間 使 用也不會過度發(fā)熱，不但 使 用于轎車，也 使 用于越野車，是一種新型變速器。無級變速器裝有自動控制裝置，行車中可以根據(jù)車速自動調(diào)整 擋 位，無需人工操作，省去了換 擋 及踩踏離合器踏板的操作。商用車變速器采用 45 個 擋 或多 擋 。三軸式變速器的第一軸的常嚙合齒輪與第二軸的各 擋 齒輪分別與中間軸的相應(yīng)齒輪相嚙合，且第一、第二軸同心。 手動變速器的設(shè)計要求 (1)、 正確選擇變速器的 擋 位數(shù)和傳動比， 使 其和發(fā)動機(jī)參數(shù)優(yōu)化匹配，以保證汽 5 車具有良好的動力性和經(jīng)濟(jì)性； (2)、 設(shè)置空 擋 以保證汽車在必要時能將發(fā)動機(jī)和傳動系長時間分離，設(shè)置倒 擋 使汽車能倒退行 駛 ； (3)、 操縱簡單、方便、迅速、省力； (4)、 傳動效率高，工作平穩(wěn)、無噪聲； (5)、體積小、質(zhì)量輕、承載能力強(qiáng)，工作可靠； (6)、 制造容易、成本低廉、維修方便、 使 用壽命長； (7)、 貫徹零件標(biāo)準(zhǔn)化、部件通用化及總成系列化等設(shè)計要求，遵守有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定； (8)、 需要時應(yīng)設(shè)置動力輸出裝置。 根據(jù)前進(jìn)檔數(shù)的不同，變速器有三、四、五和多檔幾種。其特點(diǎn)是：變速器輸出軸與主減速器主動齒輪做成一體；多數(shù)方案的倒 擋 傳動常用滑動齒輪，其它 擋 位均用常嚙合齒輪傳動。因?yàn)橹苯?擋 的利用率要高于其他 擋 位，因而提高了 變速器的 使 用壽 命；在其他前進(jìn)擋位工作時，變速器傳遞的動力需要經(jīng)過設(shè)置在第一軸、中間軸和第二軸上的兩對齒輪傳遞，因此在變速器中間軸與第二軸之間的距離（中心距）不大的條件下，一擋仍然有較大的傳動比；擋位高的齒輪采用常嚙合齒輪傳動，擋位低的齒 8 輪可以不采用常嚙合齒輪傳動；多數(shù)傳動方案件中除一擋以外的其他擋位的換擋機(jī)構(gòu)，均采用同步器或接合套換擋，少數(shù)結(jié)構(gòu)的一擋也采用同步器或接合套換擋，各擋同步器或接合套多數(shù)情況下裝在第二軸上。圖 (b)所示方案能獲得較大的倒檔傳動比，缺點(diǎn)是換檔程序不合理。將高 擋 布置在靠近軸的兩端支承中部區(qū)域較為合理，在該區(qū)域因軸的變形而引起的齒輪偏轉(zhuǎn)角較小，齒輪可保持較好的嚙合狀態(tài)，以減少偏載并提高齒輪壽命 [7]。直齒圓柱齒輪僅用于低檔和倒檔，本設(shè)計為一檔和倒檔采用直齒圓柱齒輪，二、三、四檔常嚙合齒輪采用斜齒圓柱齒輪。這時，不僅換 擋 行程短，同時因承受換 擋 沖擊載荷的接合齒數(shù)多，而輪齒又不參與換 擋 ，所以它們都不會過早損壞；但因不能消除換 擋 沖擊，仍然要求駕 駛 員有熟練的操作技術(shù) 。為了操縱方便發(fā)，要求換入不同 擋 位的變速桿行程應(yīng)盡可能一樣，如利用同步器或嚙合套換 擋 ，就很容易實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)。 汽車變速器結(jié)構(gòu)緊湊、尺寸小的特點(diǎn)，采用尺寸大些的軸承受限制，常在布置上有困難。滾針軸承有滾動摩擦損失小、傳動效率高、徑向配合間隙小、定位及運(yùn)轉(zhuǎn)精度高、有利于齒輪嚙合等優(yōu)點(diǎn)。最后結(jié)合本次設(shè)計所依據(jù)車輛的主要技術(shù)參數(shù)，選擇了 本設(shè)計的傳動機(jī)構(gòu)布置方案和零、部件的結(jié)構(gòu)形式，作為以后各章節(jié)設(shè)計的基礎(chǔ)。它是一個基本參數(shù)，其大小不僅對變速器的外 形尺寸、體積和質(zhì)量大小有影響，而且對輪齒的接觸強(qiáng)度有影響。 變速器外形尺寸的初選 變速器的橫向外形尺寸，可根據(jù)齒輪直徑以及倒擋中間齒輪和換擋機(jī)構(gòu)的布置初步確定。降低噪聲水平對乘用車很重要，而對商用車則更應(yīng)重視減小其質(zhì)量。此處取 。～ 25176。 ncmkb? 式中： ck － 齒寬系數(shù)，直齒輪取 ～kc ? ，斜齒輪取 ～kc ? ； nm － 法面模數(shù)。代入數(shù)據(jù)后得 543 25c os902c os2 87 ????? ?? ?nmAz ? 計算后應(yīng)取 ?z 為整數(shù)，然后再進(jìn)行大、小齒輪齒數(shù)的分配，中間軸上小齒輪的最小齒數(shù)，還受中間軸軸徑尺寸的限制，即受剛度的限制。 ? ? os2 356c os22121 ?? ????? ??nmzzA mm 由于調(diào)整后中心距發(fā)生了變化，所以需對 常嚙合 齒輪進(jìn)行角度變位。 確定五擋齒輪的齒數(shù) 五擋齒輪為斜齒輪，當(dāng)其螺旋角與常嚙合齒輪不同時，則有 ??? zzizz g os2 109109 ??? ?nmAzz ? 由平衡中間軸上兩工作齒輪的軸向力的要求出發(fā)，要平衡軸向力，要求滿足下式 ???????? ????? 10921 2109 21 1t a nt a n zzzz z?? 求解上述三式，取整得 149?z ， 3910?z ?????? zzzzi g ?? 55 gg ii 故齒輪齒數(shù)不需調(diào)整。 24 第 4章 變速器齒輪的設(shè)計計算 變速器齒輪的幾何尺寸計算 汽車變速器均為漸開線齒輪。m 16001 ??nn r/min 中間軸 ????????? ?iTT 齒承 ?? N在汽車變速器中這種情況很少發(fā)生。 對于高速重載齒輪，由于齒面相對滑動速度高、接觸壓力大且接觸區(qū)產(chǎn)生高溫而使 齒面間的潤滑油膜破壞， 使 齒面直接接觸。 (2)合理選擇材料配對 如對硬度 ≤ 350HBS 的軟齒面齒輪，為 使 兩輪壽命接近，小齒輪材料硬度應(yīng)略高于大齒輪，且 使 兩輪硬度差在 30～ 50HBS 左右。 國產(chǎn)汽車變速器齒輪的常用材料是 20CrMnTi,也有采用 20Mn2TiB， 20MnVB，20MnCr5 的。此外，汽車變速器齒輪用的材料、熱處理方法、加工方法、精度級別、支撐方式也基本一致。 輪齒接觸應(yīng)力 j? ???????? ??bzj bFE ??? 114 1 () 式中 ： j? － 輪齒接觸應(yīng)力 (MPa)； F － 齒面上的法向力 (N)， ? ??? co sco stFF ? ， tF 為圓周力 (N )， dTF gt 2? ，gT 為計算載荷 (N 表 變速器齒輪的許用接觸應(yīng)力 齒輪 j? /MPa 滲碳齒輪 液體碳氮共滲齒輪 一擋和倒擋 1900～ 2021 950～ 1000 常嚙合齒輪和高擋 1300～ 1400 650～ 700 （ 2）接觸應(yīng)力的校核 由式 ()得齒輪的接觸應(yīng)力公式為 ???????? ??bzj bFE ??? 114 1 確定有關(guān)的參數(shù)和系數(shù)： 齒面法向力 F ??c osc os2d TF g? ??? ??? ?? osc os 2 211 11 ??d TF g = 31 ???????? o o。m)； d － 節(jié)圓直徑 (mm)， ? ? ?coszmd n? ， nm － 法向模數(shù) (mm)， z － 齒數(shù)， ? － 斜齒輪螺旋角 (? )； ?K － 應(yīng)力集中系數(shù)， ??K ； b － 齒面寬 (mm)； t － 法向齒距 (mm)， nmt ?? ； y － 齒形系數(shù)，可按當(dāng)量齒數(shù) ?3coszzn ? 在圖 中查得； ?K － 重合度影響系數(shù)， ??K 。但由于氰化層較薄且鋼的含碳量又高，故接觸強(qiáng)度和承載能力均受到限制。 27 齒輪材料的選擇 現(xiàn)代汽車變速器齒輪大都采用滲碳合金鋼制造， 使 輪齒表面的高硬度與輪齒心部的高韌性相結(jié)合，以大大提高其接觸強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度及耐磨性。 齒輪的材料選擇 齒輪材料的選擇原則 (1)滿足工作條件的要求 不同的工作條件，對齒輪傳動有不同的要求，故對齒輪材料亦有不同的要求。點(diǎn)蝕 使 齒形誤差加大而產(chǎn)生動載荷，甚至可能引起輪齒折斷。m ???? ?inn r/min 齒輪的強(qiáng)度計算和材料選擇 齒輪損壞的原因和形式 齒輪在嚙合過程中，輪齒根部產(chǎn)生彎曲應(yīng)力，過渡轉(zhuǎn)角處又有應(yīng)力集中，故當(dāng)齒輪受到足夠大的載荷作用，其根部的彎曲應(yīng)力超過材料